Kiudlaser vs. otsene dioodlaser: peamised erinevused ja rakendusjuhend

Sissejuhatus

Kiudlaserid ja otsest dioodlaser (pooljuht) kasutatakse tänapäeva tööstuslikus märgistamises, lõikes, keevitamises ja pinnatöötlemises – ja neid segatakse sageli omavahel. Mõlemad on tahkisfaasiga allikad, mõlemad kiirgavad lähenenud infrapunavalgel ja mõlemad edastavad oma kiireid optilise kiudkandja kaudu.

Siiski muudab valguse tekkimise viis põhimõtteliselt lainepikkust, kiirgusjoonelise kvaliteedi, elektrikasutuse tõhusust, algkapitalikulusid ning konkreetseid rakendusi, mille puhul iga allika kasutamine on sobiv. See juhend võrdleb kiud- ja otsest dioodlaserit, et aidata teil valida õige allika oma tootmisprotsessi jaoks.

Kuidas iga allika kiire tekib

• Otsene dioodlaser: Valgus tekib otse pooljuhtide kiipidest. Vool läbib dioodliitmuse ja footonid ilmuvad kohe. Tööstuslikud seadmed kasutavad kõrgvõimsuse saavutamiseks mitmeid emittereid üksteise peale paigutades, teisendades elektri valguseks ühes etapis ilma vahesoojuseta.

• Kiudlaser: Protsess algab pumpdiodide plokist (tavaliselt töötades lainepikkusel 808–980 nm). Seda valgust suunatakse harvaelementidega dopitud optilisse kiudu – tavaliselt itterbiumiga – mis võimendab seda kõrgintensiivseks väljundkiirguseks lainepikkusel 1064–1080 nm (mida tavaliselt nimetatakse 1070 nm-ks). Mõelge pumpdiodidele kui kütusele ja dopitud kiudule kui mootorile.

Põhierinevused ülevaates

Kiirgusmõju kvaliteet ja lainepikkus: miks need on olulised

Kiirgusmõju kvaliteet on kahe tehnoloogia vahel kriitiliselt oluline erinevus. Kuna kiudlaser keskendab oma energiat mikroskoopilisse punkti (kümnetesse mikromeetritesse), saavutab ta äärmiselt kõrge intensiivsuse, mis on vajalik puhastest terasplaatide lõikamiseks, selgete mikromärkide tegemiseks ning sügavasse keevitamisse suunatud stabiilse 'keyhole'i säilitamiseks.

Otsest dioodkiirgust omav kiirendus on oluliselt väiksema heledusega. See hõlmab suuremat pindala väiksema võimsustihedusega, mistõttu sobib see ühtlase soojusprotsessi jaoks paremini kui täpsuslõike või täpse gravüürimise jaoks.

Lainepikkus määrab ka materjali neeldumist spektri ääretes. Standardsete lähinäo-IR-dioodide süsteemid ja kiudlasersüsteemid neelatakse lihtsalt enamiku struktuurmetallide poolt. Kõrgelt peegeldavad metallid, näiteks vask ja kuld, peegeldavad aga lähinäo-IR-i tugevalt – seetõttu on elektronikas ja elektroliikuvuse tootmisel peegeldavate komponentide keevitamiseks kasutusele võetud sinised (umbes 450 nm) ja rohelised dioodvariandid.

Tõhusus ja käigukulud

Otse-dioodisüsteemid on elektriliselt kõige tõhusamad tööstuslikud laserid, mis teisendavad 40–50% seinaelektrist kasutatavaks kiirgusvõimsuseks kõige väiksema kuluga vatti kohta. Kiudlaserid on veerandkujuliselt madalamal tasemel – nende tõhusus on 25–40%, kuna valgus peab läbima täiendava võimendusastme.

Seinaelektritõhusus annab siiski ainult osa loost. Kiudlaser täidab sageli kõrgtäpsusega ülesandeid oluliselt väiksema koguenergiatarbimisega ja lühema aegaga, mistõttu võib detaili tootmiskulu ikka oluliselt soosida kiudlaserit.

Mõlemad tehnoloogiad on tahkekehalised, mistõttu ei ole vaja gaasi täita, peegleid joondada ega kaitsta kergesti purunenud klaastorusid. Kiudlaserid on peaaegu hooldusvabad, samas kui otse-dioodide kiirgajad kaovad järk-järgult võimsust tuhandete tunniga, mille tõttu võib vajada perioodilisi parameetrite kohandamisi.

Kus iga allikas sobib

Valige kiudlaser, kui:

• Lõigatakse lehtmetalli: Töötleme terasest, roostevabast terasest ja alumiiniumist õhukest lehte ning paksu plaati.

• Täpsusmärgistus ja gravüürimine: Seriinumbrite, logode, vöötkoodide ja UDI-koodide rakendamine metallidele ja plastile.

• Sügavpenetreeriv või kõrgkiiruslik keevitamine: Ka käepidemega laserkeevitusseadmed.

• Laserpuhastus: Pulsatsioonsüsteemide kasutamine metallipinnalt rooste, oksiidide, värvide ja kattekihtide eemaldamiseks.

Valige otse dioodlaser siis, kui:

• Plastikeevitamine: Autotööstuses kasutatavate korpusete, sensorite ja meditsiiniseadmete läbipaistvate materjalide keevitamine.

• Laserpinnatamine ja -pinnatustehnika: Stabiilse, laialdase soojusenergia sisendiga.

• Pindlaktritment: Pinnakõvastuse, kihistamise ja eelsoojenduse rakenduste töötlemisega.

• Suurte pindade automaatselt toimuv keevitamine: Spetsiaalsete kiirgusfoormingus optikatega tühiku-tolerantsete õmbluste loomine.

Peepmuste reegel: Kui teie protsess nõuab lõikamist, gravüürimist või sügavasse materjali tungivat keevitust, alustage kiudlaseriga. Kui teie rakendus keskendub laialdasele soojusprotsessile, kus iga vati kapitalikulu on olulisem kui väga väike fookuskoht, siis tuleks otsese dioodlaseri kasutamist hoolikalt kaaluda.

KKK

K: Kas dioodlaser on sama, mis kiudlaseris kasutatavad pumpamisdioodid?

V: Mitte täpselt. Kiudlaseris kasutatavad pumpamisdioodid teevad valgust lainepikkustel 808–980 nm ainult dopitud kiudu energiseerimiseks, millest seejärel väljub lõplik töökiirgus lainepikkustel 1064–1080 nm. Otsene dioodlaser vahele jättes kiudtugevduskeskkonna täielikult suunab toor-dioodvalguse otse töödeldavale pinnale.

K: Milline laserallikas sobib paremini metalli lõikamiseks ja märkimiseks?

A: Kiudlaser on kindel valik. Selle peaaegu difraktsioonpiiratud kiir loob väikese, ultra-kõrge intensiivsusega laigu, mida on vaja puhtate lõikejoontega ja kõrgelt kontrastsete märgistustega töötlemiseks. Otsese dioodisüsteemidel puudub nende rakenduste jaoks vajalik helendus.

K: Kas otsesed dioodilaserid on odavamad kasutada?

A: Neil on kõrgem seina-pistikupesa tõhusus ja madalam hind ühe vati kohta. Siiski võib madalamat helendust omav kiir teatud ülesannete jaoks nõuda kõrgemaid võimsusseadeid või pikemaid töötlusajusid. Hinnake alati oma konkreetse rakenduse puhul iga detaili tootmiskulusid, mitte ainult elektritõhususe andmeid.

Sobiva laserallika valimine

Laserallika valik määrab teie kogu tootmisprotsessi kvaliteedi, töötlemiskiiruse ja ühiku majandusliku efektiivsuse. Oleme täppistehnoloogiliste laserpuhastus-, keevitus-, märgistus- ja lõike süsteemide tootja ning aitame ostjatel neid tegureid hinnata enne kapitali investeerimist. Jagage oma sihtmaterjalide, paksuste ja tootmiskiiruste andmed meie rakendusinseneritega ning me soovitame teile ideaalse laserallika ja võimsusklassi, mille tulemusi kinnitatakse proovitestinguga teie tegelike detailidega.